JP7136153B2 - Sensor device and anomaly monitoring device - Google Patents

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JP7136153B2 JP2020068311A JP2020068311A JP7136153B2 JP 7136153 B2 JP7136153 B2 JP 7136153B2 JP 2020068311 A JP2020068311 A JP 2020068311A JP 2020068311 A JP2020068311 A JP 2020068311A JP 7136153 B2 JP7136153 B2 JP 7136153B2
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Description

本発明は、ベルトコンベアにおける異常監視を行うセンサ装置および異常監視装置に関する。 The present invention relates to a sensor device and an abnormality monitoring device for monitoring an abnormality in a belt conveyor.

原料の搬送、例えば原料ヤード内の原料の搬送にはベルトコンベアが用いられている。原料ヤードには、バラ積み船で輸入された、製鉄プロセスで必要となる主原料の鉄鉱石、石炭などがスタッカーで積み付けられる。スタッカーは原料ヤードに敷設されたレール上で走行が可能であり、起伏と旋回が可能なブーム上の機内ベルトコンベアから原料をヤードに落して原料山として積み付ける。原料ヤードからの払い出しはリクレーマで行われる。リクレーマはバケットホイールを回転して山から原料を切出す。切り出された原料は、ブーム上の機内ベルトコンベアで払い出され、ベルトコンベアにより搬送される。 A belt conveyor is used for transporting raw materials, for example, for transporting raw materials in a raw material yard. In the raw material yard, iron ore, coal, etc., which are the main raw materials required for the steelmaking process, are loaded by stackers, which are imported by bulk carriers. The stacker can run on rails laid in the raw material yard, and the raw material is dropped into the yard from the in-machine belt conveyor on the boom that can be raised and lowered and turned, and stacked as a raw material pile. Discharge from the raw material yard is performed by a reclaimer. The reclaimer rotates the bucket wheel to cut the raw material from the pile. The cut raw material is discharged by the in-machine belt conveyor on the boom and transported by the belt conveyor.

ベルトコンベアの異常には、例えばベルトの損耗に起因する穴明きや縦裂きなどのベルト自体の形状不良や電動機、減速機、プーリ等の故障、ローラの回転不良などがある。原料の搬送を行うベルトコンベアの異常は、製鉄所での安定生産に直接影響を与えるため、このようなベルトコンベアの点検管理は非常に重要である。 Abnormalities in the belt conveyor include, for example, defects in the shape of the belt itself such as holes and longitudinal tears due to wear of the belt, failures in motors, reduction gears, pulleys, etc., and roller rotation failures. An abnormality in a belt conveyor that conveys raw materials directly affects stable production at a steelworks, so inspection management of such a belt conveyor is very important.

ベルトコンベアを点検管理するための方法として、特許文献１では、ベルトコンベア下面から照射した際の光切断像をカメラにて撮像後、画像処理によりベルトコンベアの縦裂きを検知する方法が提案されている。また特許文献２では、ベルトコンベアの側面に取り付けられた加速度センサにより、不回転のローラや落下物の引っ掛かりや噛み込みがある箇所では、通常とは違う振動・加速度が検知できるため、少なくとも１周分の加速度を測定することで、異常値を検知する技術が提案されている。 As a method for inspecting and managing a belt conveyor, Patent Document 1 proposes a method of detecting a vertical tear in the belt conveyor by image processing after capturing a light-section image with a camera when irradiated from the lower surface of the belt conveyor. there is In addition, in Patent Document 2, an acceleration sensor attached to the side of a belt conveyor can detect vibrations and accelerations that are different from normal at places where non-rotating rollers or falling objects are caught or bitten, so that the belt can be rotated at least once. A technique has been proposed for detecting abnormal values by measuring acceleration in minutes.

いずれの手法においても、カメラや加速度センサなどのセンサによりデータが取得され、そのデータが管理部にあるデータ受信部に伝送されて解析される。 In either method, data is acquired by a sensor such as a camera or an acceleration sensor, and the data is transmitted to a data receiving section in the management section and analyzed.

特開２００７－２３０７０６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-230706 特開２０１６－０６０５５６号公報JP 2016-060556 A

上記のようにベルトコンベアを点検管理するためには、ベルトコンベアのまわりに多数のセンサを設置し、センサにより取得したデータを収集して解析する必要がある。しかしながら、原料ヤードは広大な敷地を有し、ベルトコンベアの駆動部など一部の場所を除き、電源は存在しない。このため、ベルトコンベアのローラなど電源が存在しない部分にセンサを取り付ける場合、従来は、配線の引き回しの困難性を回避する観点から、バッテリーで駆動するタイプのセンサを取り付けるしかなかった。 In order to inspect and manage the belt conveyor as described above, it is necessary to install a large number of sensors around the belt conveyor and collect and analyze the data acquired by the sensors. However, the raw material yard has a vast site, and there is no power supply except for some places such as the drive part of the belt conveyor. For this reason, when attaching a sensor to a part where there is no power supply, such as the rollers of a belt conveyor, conventionally, there was no choice but to attach a battery-powered type sensor from the viewpoint of avoiding the difficulty of wiring.

しかし、ベルトコンベアとしては、長大なものが広い場所に設けられていることが多い。特に、原料ヤードのベルトコンベアは長大であり、このような長大なベルトコンベアが広大な原料ヤードに多数設けられている。このため、バッテリーの消耗にともなう交換作業に多大な負荷がかかる。 However, as a belt conveyor, a long one is often provided in a wide place. In particular, the belt conveyor in the raw material yard is long, and many such long belt conveyors are provided in the vast raw material yard. For this reason, a heavy load is imposed on the replacement work associated with the consumption of the battery.

したがって、本発明の課題は、ベルトコンベアにおける異常監視を行う際に、センサで取得したデータの伝送に、従来のようなバッテリーを用いる必要がなく、バッテリーの交換作業が不要である技術を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technology that eliminates the need to use a conventional battery for transmitting data acquired by a sensor when performing abnormality monitoring on a belt conveyor, and that eliminates the need for battery replacement work. That's what it is.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の［１］～［７］を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following [1] to [7].

［１］ベルトコンベアにおける異常監視を行うセンサ装置であって、
前記ベルトコンベアの設備異常または操業異常を検知するセンサと、
前記センサで取得されたデータを送信するデータ送信部と、
前記ベルトコンベアのローラの枠に取り付けられ、前記センサによるデータ取得、およびデータ送信のための電力を供給する、振動発電による発電装置と
を有することを特徴とするセンサ装置。 [1] A sensor device for monitoring abnormalities in a belt conveyor,
a sensor that detects an equipment abnormality or an operational abnormality of the belt conveyor;
a data transmission unit that transmits data acquired by the sensor;
and a power generation device based on vibration power generation, which is attached to the frame of the roller of the belt conveyor and supplies power for data acquisition and data transmission by the sensor.

［２］前記発電装置は、圧電素子を有する発電部と、発電した電力を蓄える充電部とを有することを特徴とする上記［１］に記載のセンサ装置。 [2] The sensor device according to [1], wherein the power generation device includes a power generation section having a piezoelectric element and a charging section for storing the generated power.

［３］前記センサは、前記ベルトコンベアの温度、前記ベルトコンベアの振動、前記ベルトコンベアのベルトの蛇行、および前記ベルトコンベア上の水分量の一つ以上を計測するものである上記［１］または［２］に記載のセンサ装置。 [3] The sensor measures one or more of the temperature of the belt conveyor, the vibration of the belt conveyor, the meandering of the belt of the belt conveyor, and the moisture content on the belt conveyor [1] or The sensor device according to [2].

［４］前記センサと、前記データ送信部と、前記発電装置とは、ユニット化されてセンサユニットを構成し、前記センサユニットは、前記枠の前記ローラの回転軸の近傍に設けられていることを特徴とする上記｛１｝から［３］のいずれかに記載のセンサ装置。 [4] The sensor, the data transmission section, and the power generation device are unitized to form a sensor unit, and the sensor unit is provided in the vicinity of the rotation shaft of the roller of the frame. The sensor device according to any one of {1} to [3], characterized by:

［５］前記センサは振動センサであり、前記センサユニットは、前記枠の前記回転軸が取り付けられている部分の裏側、前記枠の前記回転軸が取り付けられている部分に隣接した位置、および／または、前記枠の脚部に設けられていることを特徴とする上記［４］に記載のセンサ装置。 [5] The sensor is a vibration sensor, and the sensor unit is located behind a portion of the frame to which the rotating shaft is attached, at a position adjacent to the portion of the frame to which the rotating shaft is attached, and/or Alternatively, the sensor device according to [4] above is provided on a leg portion of the frame.

［６］前記センサは、タッチプーリと検出部とを有し、前記ベルトコンベアのベルトの蛇行を検知する蛇行センサであり、前記センサユニットは、前記ベルトコンベアのベルトの蛇行が生じた際に、前記タッチプーリに前記ベルトが接触する位置になるように設置されることを特徴とする上記［４］に記載のセンサ装置。 [6] The sensor is a meandering sensor that has a touch pulley and a detection unit and detects meandering of the belt of the belt conveyor. The sensor device according to [4] above, wherein the sensor device is installed so that the belt contacts the touch pulley.

［７］上記［１］から［６］のいずれかに記載のセンサ装置と、前記センサ装置の前記データ送信部から伝送されたデータを受信するデータ受信部とを有することを特徴とする異常監視装置。 [7] Abnormality monitoring comprising: the sensor device according to any one of [1] to [6] above; and a data receiving section for receiving data transmitted from the data transmitting section of the sensor device. Device.

本発明によれば、ベルトコンベアにおける異常監視を行う際に、センサで取得したデータの伝送に、従来のようなバッテリーを用いる必要がなく、バッテリーの交換作業が不要である。 According to the present invention, there is no need to use a conventional battery for transmitting data acquired by a sensor when performing abnormality monitoring on a belt conveyor, and battery replacement work is not required.

本発明の一実施形態に係るセンサ装置（センサユニット）を、ベルトコンベアを管理するための異常監視装置に用いた例を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the example which used the sensor apparatus (sensor unit) based on one Embodiment of this invention for the abnormality monitoring apparatus for managing a belt conveyor. センサユニットの構造を示すブロック図である。4 is a block diagram showing the structure of the sensor unit; FIG. センサユニットの配置位置の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an arrangement position of a sensor unit; センサユニットの配置位置の他の例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of the arrangement position of the sensor unit; センサユニットの配置位置のさらに他の例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another example of the arrangement position of the sensor unit; センサとして蛇行センサを用いた場合のセンサユニットの配置位置を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the arrangement position of a sensor unit when a meandering sensor is used as a sensor; 発電装置の構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an electric power generating apparatus. センサユニットでの実際の温度計測結果の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of actual temperature measurement results in the sensor unit;

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るセンサ装置（センサユニット）を、ベルトコンベアを管理するための異常監視装置に用いた例を示す概略図、図２はセンサユニットの構造の一例を示すブロック図、図３～６はベルトコンベアの配置位置の例を示す図、図７は発電装置の構造を示すブロック図である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example in which a sensor device (sensor unit) according to one embodiment of the present invention is used as an abnormality monitoring device for managing a belt conveyor, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of the structure of the sensor unit. 3 to 6 are diagrams showing examples of the positions of the belt conveyors, and FIG. 7 is a block diagram showing the structure of the power generator.

異常監視装置１０は、原料ヤードにおいてベルトコンベア１の異常を検知し管理する。ベルトコンベア１は駆動部２を有し、電源から駆動部２に給電されることにより駆動される。ベルトコンベア１のベルト７は、ローラ３にガイドされ、鉄鉱石、石炭などの原料を搬送する。ローラ３はベルトの動きに追随して回転するものであり、電源は存在しない。データ伝送装置１０は、駆動部２以外の電源が存在しない部分、例えばローラ３の部分におけるデータ伝送に用いられる。 The abnormality monitoring device 10 detects and manages abnormality of the belt conveyor 1 in the raw material yard. The belt conveyor 1 has a drive section 2 and is driven by power supplied to the drive section 2 from a power source. A belt 7 of the belt conveyor 1 is guided by rollers 3 and conveys raw materials such as iron ore and coal. The roller 3 rotates following the movement of the belt, and there is no power source. The data transmission device 10 is used for data transmission in a portion other than the drive unit 2 where no power source exists, such as the roller 3 portion.

異常監視装置１０は、例えば図２に示すように、データ送信部１１、センサ１２、発電装置１３が一体となったセンサユニット６と、データ受信装置４とを有する。センサユニット６がセンサ装置を構成する。 The abnormality monitoring device 10 includes, for example, a sensor unit 6 in which a data transmission section 11, a sensor 12, and a power generation device 13 are integrated, and a data reception device 4, as shown in FIG. The sensor unit 6 constitutes a sensor device.

センサユニット６は、ベルトコンベア１に取り付けられている。具体的には、例えば、ベルトコンベア１のベルト７をガイドするローラ３の回転軸８を支える枠９に取り付けられている。センサユニット６は、枠９のうち、ローラ３の回転軸８に近接した位置に設置することがよく、図３に示すように、センサ１２の種類によっては、回転軸８の枠９への取り付け部のすぐ裏側に設置することがより望ましい。構造上、センサユニット６を回転軸８の取り付け部のすぐ裏側に設置困難である場合には、図４に示すように、取り付け部に隣接する位置（取り付け部の横の位置）に設置してもよい。また、センサユニット６は、センサ１２の種類によっては、図５に示すように、枠９のうち中央のローラ３を支持する脚部９ａに設けてもよい。また、センサユニット６をこれらのうち複数の位置に設けてもよい。これにより、より精度の高い検出を行うことができる。 A sensor unit 6 is attached to the belt conveyor 1 . Specifically, for example, it is attached to a frame 9 that supports the rotating shaft 8 of the roller 3 that guides the belt 7 of the belt conveyor 1 . The sensor unit 6 is preferably installed in a position close to the rotation shaft 8 of the roller 3 in the frame 9. As shown in FIG. It is more desirable to install it immediately behind the part. If it is difficult to install the sensor unit 6 immediately behind the mounting portion of the rotary shaft 8 due to structural reasons, it may be installed at a position adjacent to the mounting portion (a position next to the mounting portion) as shown in FIG. good too. Moreover, depending on the type of the sensor 12, the sensor unit 6 may be provided on a leg portion 9a of the frame 9 that supports the central roller 3, as shown in FIG. Moreover, the sensor unit 6 may be provided at a plurality of positions among these. As a result, more accurate detection can be performed.

このようにセンサユニット６を回転軸８に近接した位置に設置するのは、ローラ３の回転に伴う振動を確実に拾い、振動による発電を確実に行うためである。回転軸８の振動を確実に拾うためには、例えば回転軸８にセンサユニット６を直接取り付ける、あるいは、ローラ３の内部に内蔵させることも考えられるが、ローラ３の外径は一般的に９０～１６５ｍｍ程度の大きさしかないため、回転軸８にセンサユニットを直接取り付けたりローラ３にセンサユニットを内蔵させたりすることが困難な場合も多い。むしろ、本実施形態のように、枠９にセンサユニット６を設けることにより、センサが比較的大きい場合にも対応することができ、センサユニット６の設置の自由度が高くなる。 The reason why the sensor unit 6 is installed at a position close to the rotating shaft 8 in this way is to reliably pick up the vibration accompanying the rotation of the roller 3 and to reliably generate power by the vibration. In order to reliably pick up the vibration of the rotating shaft 8, for example, the sensor unit 6 may be attached directly to the rotating shaft 8 or incorporated inside the roller 3. However, the outer diameter of the roller 3 is generally 90 mm. Since the size is only about 165 mm, it is often difficult to attach the sensor unit directly to the rotating shaft 8 or to incorporate the sensor unit into the roller 3 . Rather, by providing the sensor unit 6 on the frame 9 as in the present embodiment, it is possible to cope with a relatively large sensor, and the degree of freedom in installing the sensor unit 6 is increased.

センサ１２は、所定のデータを取得してベルトコンベア１の設備異常または操業異常を検知するものである。センサ１２としては、例えば温度センサ（温度計）、振動センサ（振動計）、蛇行検知センサを好適に用いることができる。 The sensor 12 acquires predetermined data and detects an equipment abnormality or an operational abnormality of the belt conveyor 1 . As the sensor 12, for example, a temperature sensor (thermometer), a vibration sensor (vibrometer), or a meandering detection sensor can be preferably used.

振動センサ（振動計）は、速度、加速度、あるいは変位を測定するものが一般的であるが、例えばロール３の空転を検知する目的であれば、速度を測定するものが好ましい。センサ１２が振動センサである場合、上述したように、センサユニット６は取り付け部のすぐ裏側に設置することが望ましく、取り付け部のすぐ裏側に設置困難である場合には，取り付け部に隣接するように設置してもよい。また、中央のローラ３を支持する脚部９ａに設けてもよい。脚部９ａに設けることにより、中央のローラ３の振動をより正確に検出することができる。 Vibration sensors (vibrometers) generally measure velocity, acceleration, or displacement, but for the purpose of detecting idle rotation of the roll 3, for example, sensors that measure velocity are preferable. When the sensor 12 is a vibration sensor, it is desirable to install the sensor unit 6 immediately behind the mounting portion as described above. may be placed in Alternatively, it may be provided on the leg portion 9a that supports the roller 3 in the center. Vibration of the central roller 3 can be detected more accurately by providing it on the leg portion 9a.

蛇行検知センサ（蛇行検知スイッチ）の場合は、図６に示すように、センサ１２は、タッチプーリ１５と検出部１６とを有し、ベルト７が蛇行し、本来の走行位置から外れるとベルト７がタッチプーリ１５に接触し、蛇行を検知する。具体的には、ベルト７がタッチプーリ１５に接触し、タッチプーリ１５が回動した際の軸の回転を検出部が検出することによりベルト７の蛇行を検出する。したがって、センサ１２が蛇行センサである場合には、ベルト７に蛇行が生じた際に、タッチプーリ１５にベルト７が接触する位置になるようにセンサユニット６を設置するとよい。 In the case of a meandering detection sensor (meandering detection switch), as shown in FIG. 6, the sensor 12 has a touch pulley 15 and a detection unit 16. It contacts the touch pulley 15 and detects meandering. Specifically, the meandering of the belt 7 is detected by detecting the rotation of the shaft when the belt 7 contacts the touch pulley 15 and the touch pulley 15 rotates. Therefore, when the sensor 12 is a meandering sensor, the sensor unit 6 should be installed so that the belt 7 contacts the touch pulley 15 when the belt 7 meanders.

センサ１２としては、水分計、可視カメラ、赤外線カメラ、加速度センサ、異音を検出するマイク等の他のセンサであってもよい。 The sensor 12 may be other sensors such as a moisture meter, a visible camera, an infrared camera, an acceleration sensor, and a microphone for detecting abnormal noise.

データ送信部１１は、センサ１２で取得されたデータを送信するためのものである。また、データ受信部４は、ベルトコンベア１から離れた場所に設けられた操作室（管理部）５に設けられている。操作室５は、ベルトコンベア１に設けられた多数のセンサ１２からデータ送信部１１を介してデータ受信部４に伝送されたデータが集約され解析される。データ送信部１１とデータ受信部４との間のデータの伝送は、無線通信により行われるようになっている。 The data transmission unit 11 is for transmitting data acquired by the sensor 12 . Also, the data receiving section 4 is provided in an operation room (management section) 5 provided at a location away from the belt conveyor 1 . In the operation room 5, data transmitted from a large number of sensors 12 provided on the belt conveyor 1 to the data receiving section 4 via the data transmitting section 11 are aggregated and analyzed. Data transmission between the data transmitter 11 and the data receiver 4 is performed by wireless communication.

発電装置１３は、振動発電により発電を行うものであり、例えば圧電素子が用いられる。発電装置１３は、圧電素子等の振動発電を行う素子を有する発電部２１と、発電した電力を蓄える充電部２２とを有する（図７参照）。発電装置１３は、ベルトコンベア１に取り付けられ、ベルトコンベア１の振動で発電する。具体的には、本例では、発電装置１３を内蔵したセンサユニット６がベルトコンベア１のローラ３の枠９に取り付けられていることから、発電装置１３はローラ３の振動で発電する。 The power generation device 13 generates power by vibration power generation, and uses, for example, a piezoelectric element. The power generation device 13 includes a power generation section 21 having an element that performs vibration power generation, such as a piezoelectric element, and a charging section 22 that stores the generated power (see FIG. 7). The power generation device 13 is attached to the belt conveyor 1 and generates power by vibration of the belt conveyor 1 . Specifically, in this example, since the sensor unit 6 incorporating the power generation device 13 is attached to the frame 9 of the roller 3 of the belt conveyor 1 , the power generation device 13 generates power by the vibration of the roller 3 .

次に、このように構成された異常監視装置１０の動作について説明する。
原料ヤードに設けられたベルトコンベア１は、鉄鉱石や石炭などの原料を搬送する。ベルトコンベア１には種々のセンサが存在し、原料搬送の際に所定のデータを取得し、そのデータをデータ送信部１１から操作室（管理部）５に設けられたデータ受信部４に伝送する。そして、そのデータからベルトコンベア１の設備異常または操業異常を検知する。例えば、センサ１２として温度センサや振動センサを設け、ベルトコンベア１のローラの温度や振動を計測して、これらが所定値以上（あるいは、所定値以下や、所定範囲など）となったときに設備異常とされる。また、センサ１２として蛇行検知センサ（蛇行検知スイッチ）を設けることによりベルトコンベア１のベルト７の蛇行を検知し、蛇行が検知されたときに設備異常とすることができる。また、センサ１２として光電センサ、リミットスイッチ、可視カメラや加速度センサなどを設け、ベルトコンベア１のベルト７の蛇行を計測して、これらが所定値以上となったとき、あるいはベルトのエッジ位置などを測定して、エッジ位置が許容範囲外となったときに設備異常とすることもできる。また、センサ１２として水分計を設け、ベルトコンベア上の鉄鉱石などの原料などの水分量などを計測してこれらが所定値以上（あるいは、所定値以下や、所定範囲など）になったときに操業異常とされる。センサと異常の組み合わせの例を表１に示す。 Next, the operation of the abnormality monitoring device 10 configured in this manner will be described.
A belt conveyor 1 provided in a raw material yard conveys raw materials such as iron ore and coal. Various sensors are present on the belt conveyor 1, acquire predetermined data during material transportation, and transmit the data from the data transmission section 11 to the data reception section 4 provided in the operation room (management section) 5. . Then, an equipment abnormality or an operational abnormality of the belt conveyor 1 is detected from the data. For example, a temperature sensor or a vibration sensor is provided as the sensor 12 to measure the temperature and vibration of the rollers of the belt conveyor 1, and when these become a predetermined value or more (or a predetermined value or less, a predetermined range, etc.), the equipment considered abnormal. Further, by providing a meandering detection sensor (meandering detection switch) as the sensor 12, the meandering of the belt 7 of the belt conveyor 1 can be detected. Further, a photoelectric sensor, a limit switch, a visible camera, an acceleration sensor, etc. are provided as the sensor 12 to measure meandering of the belt 7 of the belt conveyor 1, and when these values exceed a predetermined value, or the edge position of the belt is detected. It can also be measured and an equipment failure can be determined when the edge position is out of the allowable range. In addition, a moisture meter is provided as the sensor 12 to measure the moisture content of raw materials such as iron ore on the belt conveyor, and when the moisture content reaches a predetermined value or more (or a predetermined value or less, or a predetermined range, etc.) It is regarded as an operational abnormality. Table 1 shows examples of combinations of sensors and anomalies.

Figure 0007136153000001
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センサ１２による計測やデータ送信には電力が必要であるが、原料ヤードは広大であり、ベルトコンベアのローラなど電源が存在しない部分にセンサを取り付ける場合、従来はバッテリーで駆動するタイプのセンサを取り付けるしかなかった。このため、バッテリーの消耗にともなう交換作業に多大な負荷がかかっていた。 Power is required for measurement and data transmission by the sensor 12, but the raw material yard is vast, and when installing the sensor in a part where there is no power supply, such as the rollers of a belt conveyor, conventionally, a battery-powered type sensor is installed. I had no choice. For this reason, a great burden has been placed on the replacement work associated with the exhaustion of the battery.

これに対し、本実施形態では、センサ１２やデータ送信部１１とともに、振動発電により発電する発電装置１３を設け、例えば、ベルトコンベア１の振動、本例の場合はベルトコンベア１のローラ３の振動により発電し、振動発電により発電した電力を使用して、センサ１２の駆動およびデータの送信を行う。より具体的には、発電装置１３の発電部２１に備えられた圧電素子等の振動発電を行う素子により発電し、その発電した電力を充電部２２に蓄える。そして、充電部２２に蓄えられた電力を用いて、センサ１２の駆動およびデータの送信を行う。 On the other hand, in this embodiment, along with the sensor 12 and the data transmission unit 11, a power generation device 13 that generates power by vibration power generation is provided. The power generated by vibration power generation is used to drive the sensor 12 and transmit data. More specifically, an element that performs vibration power generation such as a piezoelectric element provided in the power generation unit 21 of the power generation device 13 generates power, and the generated power is stored in the charging unit 22 . Then, the electric power stored in the charging unit 22 is used to drive the sensor 12 and transmit data.

このように振動発電による発電装置１３を用いることにより、原料ヤードの電源が存在しない部分に設けられたセンサによりデータを取得してデータ送信する場合であっても、従来のようなバッテリーを用いる必要がなく、バッテリーの交換作業が不要である。このため、長期にわたりメンテナンスフリーでセンサを使用することができる。 By using the power generation device 13 using vibration power generation in this way, even when data is acquired by a sensor provided in a part of the raw material yard where there is no power supply and the data is transmitted, it is not necessary to use a conventional battery. There is no need to replace the battery. Therefore, the sensor can be used maintenance-free for a long period of time.

また、データ送信部１１と、センサ１２と、発電装置１３とは、一体となったセンサユニット６として構成されているので、設置が容易である。そして、センサユニット６がベルトコンベア１のローラ３を支持する枠９に設けられていることから、ローラ３の振動が発電装置１３に容易に伝わり効率良く発電することができる。さらに、センサユニット６を枠９に設けることから、センサ１２が大きくても対応可能であり、また設置位置も選択することができ、センサユニット６の設置の自由度が高い。 Moreover, since the data transmission unit 11, the sensor 12, and the power generation device 13 are configured as an integrated sensor unit 6, installation is easy. Since the sensor unit 6 is provided on the frame 9 that supports the rollers 3 of the belt conveyor 1, the vibration of the rollers 3 can be easily transmitted to the power generator 13 to efficiently generate power. Furthermore, since the sensor unit 6 is provided on the frame 9, even if the sensor 12 is large, it can be handled, and the installation position can be selected, so that the sensor unit 6 can be installed with a high degree of freedom.

さらにまた、データ送信部１１とデータ受信部４との間のデータの伝送を無線送信で行うことにより、長距離のケーブル配線が不要となる。 Furthermore, by performing wireless transmission of data between the data transmission section 11 and the data reception section 4, long-distance cable wiring becomes unnecessary.

次に、本発明の実施例について説明する。
ここでは、本発明の効果を確認するために、原料ヤードにおいて上記実施形態に係るセンサ装置（センサユニット）の検証実験を行った。原料ヤードに設けられたベルトコンベアにおけるローラの枠部分にセンサとして温度センサを有するセンサユニットを設け、センサユニット内の振動発電装置により発電した電力により、実際に温度を測定し、データ送信部からデータ受信部へ温度測定データを伝送した。 Next, examples of the present invention will be described.
Here, in order to confirm the effect of the present invention, a verification experiment of the sensor device (sensor unit) according to the above embodiment was conducted in a raw material yard. A sensor unit with a temperature sensor is provided as a sensor on the roller frame of the belt conveyor provided in the raw material yard. Transmitted the temperature measurement data to the receiver.

温度計は、原料ヤードでの使用を考慮し、防塵・防水性能がＩＰ６６であるものを使用した。温度測定可能範囲は－４０～８５℃までの範囲である。データの伝送は、２．４ＧＨｚ体を使用した。ただし、５．０ＧＨｚ帯を使用することも可能である。 A thermometer with IP66 dustproof/waterproof performance was used in consideration of the use in the raw material yard. The temperature measurable range is from -40 to 85°C. A 2.4 GHz body was used for data transmission. However, it is also possible to use the 5.0 GHz band.

図８は、その際の、データ送信部からデータ受信部へ伝送した温度データを示す図である。図８に示すように、ローラの振動によって発電装置で発電された電力により、およそ６時間に１回の間隔で温度測定とデータ送信することができた。このことから、ベルトコンベアの温度（本例ではベルトコンベアのローラ部分の温度）を常に監視することができ、ベルトの火災などベルトコンベアに発生した異常をデータ受信部で検知することができることが確認された。 FIG. 8 is a diagram showing temperature data transmitted from the data transmitter to the data receiver at that time. As shown in FIG. 8, it was possible to measure the temperature and transmit the data at intervals of about once every 6 hours with the electric power generated by the power generator due to the vibration of the rollers. From this, it was confirmed that the temperature of the belt conveyor (in this example, the temperature of the roller part of the belt conveyor) can be constantly monitored, and abnormalities that occur in the belt conveyor, such as a belt fire, can be detected by the data receiver. was done.

センサとして温度計の代わりに振動計や蛇行検知センサ（蛇行検知スイッチ）を使用した場合にも、ローラの振動によって発電装置で発電された電力により測定データを送信することができ、ベルトコンベアの振動やベルトの蛇行を常に監視できることが確認された。 Even if a vibration meter or meandering detection sensor (meandering detection switch) is used instead of a thermometer as a sensor, it is possible to transmit the measured data using the power generated by the power generator due to the vibration of the roller, and the vibration of the belt conveyor can be transmitted. and belt meandering can be constantly monitored.

以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、これらはあくまで例示に過ぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, they should be considered as merely illustrative and not restrictive. The above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、原料ヤードから原料を搬送するベルトコンベアに異常監視を行うセンサ装置を設けた場合について示したが、これに限るものではない。また、上記実施の形態では、データ送信部、センサ、発電装置を一体的に設けユニット化したセンサユニットを用いた場合を例示したが、これらは別個に設けられていてもよい。また、上記実施形態では、ベルトコンベアのローラの枠にデータ送信装置、センサ、発電装置を設けた例について示したが、これらの設置位置はこれに限らず、ベルトコンベアの他の部分であってもよい。また、上記実施形態では、ベルトコンベア（ベルトコンベアのローラ）の振動を直接振動発電により発電した例を示したが、例えば、ベルトコンベアの回転を振動に変換する等して振動発電してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the belt conveyor that conveys the raw material from the raw material yard is provided with a sensor device that monitors abnormality, but the present invention is not limited to this. Further, in the above-described embodiment, the case of using the sensor unit in which the data transmission section, the sensor, and the power generation device are integrally provided as a unit was exemplified, but these may be provided separately. Further, in the above-described embodiment, an example in which the data transmission device, the sensor, and the power generation device are provided in the roller frame of the belt conveyor is shown, but the installation positions are not limited to this, and may be other parts of the belt conveyor. good too. Further, in the above-described embodiment, an example in which the vibration of the belt conveyor (roller of the belt conveyor) is directly generated by vibration power generation is shown, but for example, vibration power generation may be performed by converting rotation of the belt conveyor into vibration. .

１ ベルトコンベア
２ 駆動部
３ ローラ
４ データ受信部
５ 操作室（管理部）
６ センサユニット（センサ装置）
７ ベルト
８ 回転軸
９ 枠
９ａ 脚部
１０ 異常監視装置
１１ データ送信部
１２ センサ
１３ 発電装置
１５ タッチロール（蛇行検知スイッチ）
１６ 検知部
２１ 発電部
２２ 充電部 1 Belt Conveyor 2 Driving Unit 3 Roller 4 Data Receiving Unit 5 Operation Room (Management Unit)
6 sensor unit (sensor device)
7 belt 8 rotating shaft 9 frame 9a leg 10 abnormality monitoring device 11 data transmission unit 12 sensor 13 power generator 15 touch roll (meandering detection switch)
16 detection unit 21 power generation unit 22 charging unit

Claims (6)

ベルトコンベアにおける異常監視を行うセンサ装置であって、
前記ベルトコンベアの設備異常または操業異常を検知するセンサと、
前記センサで取得されたデータを送信するデータ送信部と、
前記センサによるデータ取得、およびデータ送信のための電力を供給する、振動発電による発電装置と、
を有し、
前記センサと、前記データ送信部と、前記発電装置とは、ユニット化されてセンサユニットを構成し、前記センサユニットは、前記ベルトコンベアのローラの枠の外側部分であって前記ローラの回転軸の近傍に設けられることを特徴とするセンサ装置。 A sensor device for monitoring abnormalities in a belt conveyor,
a sensor that detects an equipment abnormality or an operational abnormality of the belt conveyor;
a data transmission unit that transmits data acquired by the sensor;
a power generation device based on vibration power generation that supplies power for data acquisition and data transmission by the sensor;
has
The sensor, the data transmission unit, and the power generation device are unitized to form a sensor unit, and the sensor unit is an outer portion of the roller frame of the belt conveyor and the rotation shaft of the roller. A sensor device, characterized in that it is provided in the vicinity . 前記発電装置は、圧電素子を有する発電部と、発電した電力を蓄える充電部とを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。 2. The sensor device according to claim 1, wherein the power generation device has a power generation section having a piezoelectric element and a charging section for storing the generated power. 前記センサは、前記ベルトコンベアの温度、前記ベルトコンベアの振動、前記ベルトコンベアのベルトの蛇行、および前記ベルトコンベア上の水分量の一つ以上を計測するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ装置。 2. The sensor measures one or more of temperature of the belt conveyor, vibration of the belt conveyor, meandering of the belt of the belt conveyor, and moisture content on the belt conveyor. Or the sensor device according to claim 2 . 前記センサは振動センサであり、前記センサユニットは、前記枠の前記回転軸が取り付けられている部分の裏側、前記枠の前記回転軸が取り付けられている部分に隣接した位置、および／または、前記枠の脚部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The sensor is a vibration sensor, and the sensor unit is located behind a portion of the frame to which the rotation shaft is attached, a position adjacent to the portion of the frame to which the rotation shaft is attached, and/or the 4. The sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor device is provided on a leg portion of a frame. 前記センサは、タッチプーリと検出部とを有し、前記ベルトコンベアのベルトの蛇行を検知する蛇行センサであり、前記センサユニットは、前記ベルトコンベアのベルトの蛇行が生じた際に、前記タッチプーリに前記ベルトが接触する位置になるように設置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The sensor is a meandering sensor that has a touch pulley and a detection unit and detects meandering of the belt of the belt conveyor, and the sensor unit detects the meandering of the belt of the belt conveyor. 4. The sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor device is installed so as to be in contact with the belt. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のセンサ装置と、前記センサ装置の前記データ送信部から伝送されたデータを受信するデータ受信部とを有することを特徴とする異常監視装置。 6. An abnormality monitoring apparatus comprising: the sensor device according to claim 1 ; and a data receiving section for receiving data transmitted from the data transmitting section of the sensor device.
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